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ALLGEMEINE MESSTECHNIK | Leistungsmessungmit einem hohen Dynamikbereich und einer Ansprechzeit vonwenigen Millisekunden verknüpft (BILD 2). Die Verbindungzum HF-Anschluss erfolgt über einen zum Patent angemeldetenbreitbandigen Übergang, der das radialsymmetrischeFeld der einfallenden Welle auf die Feldverteilung des koplanarenMesswandler-Eingangs transformiert und gleichzeitigeine hervorragende thermische Isolation bewirkt (BILD 3).Diese und weitere Maßnahmen zum thermischen Design sorgendafür, dass die Nullpunktdrift bei veränderlichen Umgebungstemperaturenoder beim Anschrauben des Sensorsvernachlässigbar klein bleibt. Bei konstanten Umgebungsbedingungenist praktisch keine Drift zu erwarten, weil durchdie Architektur der Signalverarbeitungskette gewährleistet ist,dass das 1/f-Rauschen vollständig unterdrückt wird. Deswegenreicht in vielen Fällen der werkseitig durchgeführte Nullabgleichvöllig aus. Zudem konnte auf die Funktion eines„internen Nullabgleichs“ verzichtet werden, der zu keiner weiterenVerbesserung, wohl aber zu langen, asynchronen Unterbrechungendes Messablaufs geführt hätte.Interne DC-ReferenzspannungZur Verifikation des thermoelektrischen Messwandlers undder daran anschließenden analogen Signalverarbeitungsketteenthält der Leistungssensor R&S®NRP-Z58 eine DC-Referenz(BILD 4), die die Kalibrierung an einer externen 50-MHz-Referenzquelleüberflüssig macht. Dazu muss der Leistungssensornicht einmal vom Messobjekt getrennt werden, solangedieses nur ein ausreichend stabiles Signal liefert. Mit einerReproduzierbarkeit in der Größenordnung von 10 –4 ist dieVerifikation über die integrierte DC-Referenz einer mit HF-Signalendurchgeführten externen Kalibrierung weit überlegen.Die werkseitige Kalibrierung bei über 200 Frequenzen istlückenlos auf Primärnormale der nationalen Metrologie-Instituteder Bundesrepublik Deutschland und der USA – die Physikalisch-TechnischeBundesanstalt (PTB) bzw. das NationalInstitute of Standards and Technology (NIST) – rückführbar.Rohde&Schwarz profitiert dabei auch von einem kürzlich vonder PTB in Betrieb genommenen Mikro-Kalorimeter, das daskomplette W-Band abdeckt. Die Kalibrierunsicherheiten desneuen Leistungssensors betragen in diesem Bereich 6,0 %bis 7,0 % (berechnet nach GUM mit einem Erweiterungsfaktorvon zwei).Hochlineare LeistungsanzeigeGroßer Wert wurde bei der Entwicklung auf eine hohe Linearitätder Leistungsanzeige gelegt, eine Eigenschaft, die für relativeMessungen wichtig ist. Das betrifft skalare Dämpfungs-,Verstärkungs- und Reflexionsmessungen ebenso wie indirekteLeistungsmessungen über Richtkoppler etc., bei denen derAbsolutbezug über eine Systemkalibrierung bei einem einzigenPegel erfolgt. Mit einer Linearitätsunsicherheit von maximal0,23 % (0,01 dB) bewegt sich der R&S®NRP-Z58 auf demNiveau klassischer Leistungssensoren auf Thermistor- Basis,bei denen eine DC-Substitution für hohe Linearität sorgt.Beim R&S®NRP-Z58 wird aus Gründen der Messgeschwindigkeitdarauf verzichtet. Stattdessen wird eine numerischeLinearitätskorrektur vorgenommen, die auf einer werkseitigenKalibrierung des thermoelektrischen Messwandlers mitGleichspannungen basiert und für die Lebenszeit des Sensorsunverändert bleiben kann.MessgeschwindigkeitDie erreichbare Messgeschwindigkeit entspricht der modernerthermoelektrischer Leistungssensoren, hängt aber im Einzelfallsehr stark von der Applikation ab. Geht es nur darum,innerhalb einer gewissen Zeitspanne möglichst viele Messwerteaufzuzeichnen, so lassen sich im Modus mit Pufferungmehr als 500 Messungen pro Sekunde durchführen.Die Aperturzeit für einen Messpunkt lässt sich dabei aufeine halbe Millisekunde genau einstellen, die Messung kannFrontend des R&S®NRP-Z58Kalibrierung mit DC-ReferenzKoaxialeSignalzuführungKoplanare LeitungThermoelektrischerMesswandler (HF-Layer)P DCDC-ReferenzThermoelektrischerMesswandlerHF-Quelle(DUT)P HF –Leistungssensor R&S®NRP-Z 58+PKoaxial-Planar-ÜbergangAnalogsignal-VerarbeitungBILD 3 HF-Frontend mit Koaxial-Koplanar-Übergang.BILD 4 Schaltung zur internen Kalibrierung mit Gleichspannung.24